34．关于机械能守恒

题目

下面四种情况中，物体的机械能守恒的是（    ）

A．物体沿斜上方方向抛出，空气阻力可以忽略不计

B．物体在水平面内做匀速圆周运动

C．如图 1 所示，截面为直角三角形的物体（以下简称“斜面体”）乙静止在光滑的水平面上，物体甲沿光滑的斜面下滑

D．如图 2 所示，斜面体丁固定在匀速行驶的火车车厢内，物体丙沿光滑斜面下滑

原解答

ACD

商榷和建议

机械能是否守恒，是一个重要的问题。判定机械能是否守恒，首先要明确研究对象。机械能是否守恒，是对某一个系统而言的，必须明确讨论的是哪个系统。其次，要看是否满足机械能守恒的条件。中学阶段讲的条件是“只有重力或弹力做功”，或者说“除重力或弹力外没有其他力做功”。在大学普通物理中，机械能守恒的条件的表述是“只有系统内保守内力做功”，或者说“除系统内保守内力以外，没有其他外力及非保守内力做功”。重力是物体与地球组成的系统的保守内力，弹力是发生弹力相互作用的物体系统的保守内力，另外，万有引力也是发生相互作用的物体系统的保守内力。滑动摩擦力是发生相互作用的物体系统内的非保守内力。

本题讨论的是“物体的机械能守恒”，我们知道，“物体的机械能”是一种通俗的、不确切的说法，这种说法一般是指物体在重力场中运动时，如果只有重力做功，那么重力势能与动能相互转化，机械能守恒。这里虽然是“物体的机械能守恒”，但实际上是物体与地球组成的系统的机械能守恒，由于地球相比地面上的一般物体来说实在是太大了，物体与地球通过重力相互作用的过程中，地球的位置变化完全可以忽略，因此常常略去地球，只说“物体的机械能守恒”。

按照这种理解，本题所说的“物体的机械能”是否守恒，应该是指“物体与地球的系统的机械能是否守恒”，下面按照这种理解审视各个选项。

选项 A，研究对象是做斜抛运动的物体，由于空气阻力可以忽略，物体运动过程中只有重力做功，因此机械能守恒。

选项 B，物体在水平面内做匀速圆周运动，速度大小不变而方向在变化，这是受到向心力作用的结果，但向心力对物体不做功，物体的动能保持不变，重力势能也保持不变，因此属于机械能保持不变的情况，这与机械能守恒不是一回事，因此答案中没有选项 B 是对的。

选项 C，把物体甲放在静止在光滑水平面上的斜面体己的光滑斜面上，当甲沿斜面向下滑动时，乙要向左边退去。这时问“物体的机械能是否守恒”，指的是哪个物体呢？如果指的是物体甲（包括地球，下同），那么对物体甲而言，除了重力做功外，还有斜面给予的弹力做功，而这个弹力，对于物体甲来说属于外力，有外力做功，因此物体甲的机械能不守恒，选项C，应该是不对的。但对于很多学生来说，他们的认识有所不同，认为只要选取物体甲和乙组成的系统，机械能就是守恒的。两种不同意见的争论，原因在于题目没有说明以哪几个物体为研究对象。

选项 D 与选项 C 不同，斜面体丁固定在火车车厢的地板上，随火车一起做匀速直线运动，把物体丙放在丁的光滑斜面上，它要沿斜面滑下，物体丙的机械能是否守恒呢？估计也会有争论，因为这里涉及参考系选择的问题。以匀速行驶的火车为参考系，则斜面体丁是静止的，丙在下滑过程中机械能守恒。但如果以地面为参考系，则情况有所不同：物体丙除了有重力对它做功外，斜面对物体丙的弹力也是做功的，而这个弹力对丙来说是外力，有外力对它做功，因此不满足机械能守恒的条件，物体丙的机械能不守恒。题目没有说以谁为参考系，但已经约定俗成，凡不说明参考系的，都认为是选择地面为参考系，如此说来，选顼 D 中的物体丙的机械能不守恒，因此答案中选 D 是不正确的。

总而言之，如果把“物体的机械能”理解为“单个物体与地球组成的系统的机械能”，对于没有明确说明参考系的，默认选择地面为参考系，那么前面的四个选项中只有选项A的机械能守恒。如果把“物体的机械能”理解为“若干个物体与地球组成的系统的机械能”，并且不限于地面参考系，那么前面的四个选项中，除了选项 B 外，都可以认为机械能守恒。

判定某一过程中机械能是否守恒是非常重要的，它涉及选择的研究对象是哪几个物体组成的系统，还涉及所选择的参考系。此题恰恰对这两个方面没有明确，因此这不是一个好的习题。建议改用问答题的形式对原题进行改造：

对于下面所说的四种情况，请说明怎样选择研究对象或参考系可使得系统的机械能守恒，并说明理由。（下面的四种情况仍如原来的 A、B、C、D 选项中所述的内容，但序号建议改为①②③④，也可以另选其他实例）

发布时间：2026/10/9 7:55:06  阅读次数：55